Question

【題目】第34屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽于2019年7月20-26日在澳門舉辦，某同學(xué)為了測試機器人內(nèi)部電動機的電阻變化，對一個額定電壓為6V，額定功率約為3.5W小型電動機(線圈電阻恒定)的伏安特性曲線進行了研究，要求電動機兩端的電壓能從零逐漸增加到6V，實驗室備有下列器材：

A.電流表（量程Ⅰ:0～0.6 A，內(nèi)阻約為1 Ω;量程Ⅱ:0～3 A，內(nèi)阻約為0.1 Ω）

B.電壓表(量程為0～6 V，，內(nèi)阻幾千歐)

C.滑動變阻器R1(最大阻值10 Ω，額定電流2 A)

D.滑動變阻器R2(最大阻值1 750 Ω，額定電流0.3 A)

E.電池組(電動勢為9 V，內(nèi)阻小于1 Ω)

F.開關(guān)和導(dǎo)線若干

（1）實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選 ____ (選填“C”或“D”)，電流表的量程應(yīng)選 _____ (選填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

（2）請用筆畫線代替導(dǎo)線將實物圖甲連接成符合這個實驗要求的電路。

（______）

（3）閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片P，改變加在電動機上的電壓，實驗中發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表示數(shù)大于1 V時電風(fēng)扇才開始轉(zhuǎn)動，電動機的伏安特性曲線如圖乙所示，則電動機線圈的電阻為______Ω，電動機正常工作時的輸出機械功率為_______W。(保留兩位有效數(shù)字)

Answer 1

【答案】C Ⅰ 2.5 2.6

【解析】

（1）[1][2]．電風(fēng)扇的額定電流，從讀數(shù)誤差的角度考慮，電流表選擇量程Ⅰ。電風(fēng)扇的電阻比較小，則滑動變阻器選擇總電阻為10 Ω的誤差較小，即選擇C。

（2）[3]．因為電壓電流需從零開始測起，則滑動變阻器采用分壓式接法，電風(fēng)扇的電阻遠小于電壓表內(nèi)阻，屬于小電阻，電流表采用外接法。則可知對應(yīng)的實物圖如答案圖所示。

（3）[4][5]．電壓表讀數(shù)小于1 V時電風(fēng)扇沒啟動，由圖象可知I=0.4 A。根據(jù)歐姆定律得

。

正常工作時電壓為6 V，根據(jù)圖象知電流為0.57 A，則電風(fēng)扇發(fā)熱功率

P=I2R=0.572×2.5 W=0.81 W

則機械功率

P'=UI-I2R=6×0.57 W-0.81 W=2.61 W≈2.6 W。